中心齿轮1-3构成齿轮副；三根主动轮轴1-6沿圆周均布，且分别通过第三轴承1-12支承在行星架1-1上；每根主动轮轴1-6的中部固接有一个主动齿轮1-7，两端分别固接有一个驱动轮1-8 ;每个主动齿轮1-7与对应的一个过渡齿轮1-5构成齿轮副；履带1-9套置在六个驱动轮1-8上。
[0033]如图4所示，车体组件2包括驱动电机2-1、前板2-2、固定轴2_3、臂座2_4和肩关节舵机2-5。臂座2-4通过四根固定轴2-3与前板2-2固定，驱动电机2_1的底座固接于前板2-2上，驱动电机2-1的输出轴与履带行星轮式组件的中心轴1-2固接；两个肩关节舵机
2-5的底座均固定在臂座2-4上。
[0034]如图5所示，机械臂组件3包括大臂3-1、臂关节舵机3-2、中臂3_3、肘关节舵机
3-4、小臂3-5、腕关节舵机3-6、辅助轮轴3-7和辅助轮3_8。臂关节舵机3_2和肘关节舵机3-4的底座分别固接于中臂3-3的一端，臂关节舵机3-2的输出轴与大臂3-1固接；肘关节舵机3-4的输出轴与小臂3-5固接；腕关节舵机3-6的底座固接于小臂3-5上；辅助轮轴3-7固接于小臂3-5的伸出杆上，辅助轮3-8与辅助轮轴3-7铰接；大臂3_1两侧的两块驱动板分别与车体组件的一个肩关节舵机2-5的输出轴固接。
[0035]如图6、7和8所示，机械手组件4包括控制电机4_1、爪盘4_2、第一锥齿轮4_3、第二锥齿轮4-4、螺纹轴4-5、第四轴承4-9和手爪组件。爪盘4-2与腕关节舵机3_6的输出轴固接；控制电机4-1的底座固接在爪盘4-2上，第一锥齿轮4-3固接于控制电机4-1的输出轴上；两根螺纹轴4-5相对设置，且分别通过第四轴承4-9支承在爪盘4-2上；两根螺纹轴4-5均固接有第二锥齿轮4-4，两个第二锥齿轮4-4均与第一锥齿轮4-3构成齿轮副；两个手爪组件对中设置，手爪组件包括手爪4-6、滑动轴4-7、压簧4-8、限位销4-10和缓冲垫片4-11 ;两个手爪组件的手爪4-6底部分别与对应的一个螺纹轴4-5构成螺纹副，且两个手爪组件的手爪4-6均与爪盘4-2的滑道通过滑动副连接；手爪4-6的四个滑槽分别与一根滑动轴4-7的一端通过滑动副连接，四根滑动轴4-7的另一端均与缓冲垫片4-11固接，固接在手爪4-6上的四根限位销4-10头部分别嵌入对应一根滑动轴4-7的限位槽内；套置在滑动轴4-7上的压簧4-8两端分别压紧缓冲垫片4-11和手爪4-6 ;两个手爪组件的缓冲垫片4-11相对设置。
[0036]该履-臂混合式可重构机器人的工作原理是:
[0037]该履-臂混合式可重构机器人具有两种工作模式:单体作业模式和多体作业模式。
[0038]单体作业模式:如图9和10所示，在平坦地形或斜坡地形时，履带行星轮式组件的履带1-9与地面的摩擦力驱动该履-臂混合式可重构机器人正常行驶，辅助轮3-8用于支撑机械臂组件3和机械手组件4 ;如图11所示，该履-臂混合式可重构机器人可以通过履带行星轮式组件I适应环境，在遇到障碍时，履带1-9转速减缓，驱动轮1-8驱动整个履带行星轮式组件I绕中心轴1-2转动，克服障碍。如图12所示，行驶至指定工作地点后，该履-臂混合式可重构机器人通过机械臂组件3转换成工作状态，并通过机械手组件4完成相关任务。
[0039]多体作业模式:当遇到未知环境时，多个履-臂混合式可重构机器人可通过机械手组件4的稳定可靠连接，可实现如图13所示的双体作业模式，也可实现如图14所示的多个机器人的协同工作，增加机器人系统的作业能力。
【主权项】
1.履-臂混合式可重构机器人，包括履带行星轮式组件、车体组件、机械臂组件和机械手组件，其特征在于:所述的履带行星轮式组件和机械臂组件设置在车体组件的两侧；所述的机械臂组件与车体组件连接构成转动副； 所述的履带行星轮式组件包括行星架、中心轴、中心齿轮、支撑轴、过渡齿轮、主动轮轴、主动齿轮、驱动轮和履带；所述的行星架通过轴承支承在中心轴上，中心齿轮固接于中心轴上；所述的车体组件驱动中心轴；三根支撑轴沿圆周均布，且均通过轴承支承在行星架上，每根支撑轴与一个过渡齿轮固接；三个过渡齿轮均与中心齿轮构成齿轮副；三根主动轮轴沿圆周均布，且均通过轴承支承在行星架上；每根主动轮轴的中部固接有一个主动齿轮，两端分别固接有一个驱动轮；每个主动齿轮与对应的一个过渡齿轮构成齿轮副；所述的履带套置在六个驱动轮上； 所述的机械手组件包括控制电机、爪盘、第一锥齿轮、第二锥齿轮、螺纹轴和手爪组件；所述的机械臂组件驱动爪盘；所述控制电机的底座固接在爪盘上，第一锥齿轮固接于控制电机的输出轴上；两根螺纹轴相对设置，且均通过轴承支承在爪盘上；两根螺纹轴均固接有第二锥齿轮，两个第二锥齿轮均与第一锥齿轮构成齿轮副；两个手爪组件对中设置，所述的手爪组件包括手爪、滑动轴、压簧、限位销和缓冲垫片；两个手爪组件的手爪底部分别与对应的一个螺纹轴构成螺纹副，且两个手爪组件的手爪均与爪盘的滑道通过滑动副连接；所述手爪的多个滑槽分别与一根滑动轴的一端通过滑动副连接，所有滑动轴的另一端均与缓冲垫片固接；每根滑动轴的限位槽内嵌有一根限位销，所有限位销均固接在手爪上；套置在滑动轴上的压簧两端分别压紧缓冲垫片和手爪；两个手爪组件的缓冲垫片相对设置。
2.根据权利要求1所述的履-臂混合式可重构机器人，其特征在于:所述的车体组件包括驱动电机、前板、固定轴、臂座和肩关节舵机；所述的臂座通过四根固定轴与前板固定，驱动电机的底座固接于前板上，驱动电机的输出轴与履带行星轮式组件的中心轴固接；两个肩关节舵机的底座均固定在臂座上；两个肩关节舵机驱动机械臂组件。
3.根据权利要求1所述的履-臂混合式可重构机器人，其特征在于:所述的机械臂组件包括大臂、臂关节舵机、中臂、肘关节舵机、小臂、腕关节舵机、辅助轮轴和辅助轮；所述臂关节舵机和肘关节舵机的底座分别固接于中臂的一端，臂关节舵机的输出轴与大臂固接；肘关节舵机的输出轴与小臂固接；所述腕关节舵机的底座固接于小臂上，腕关节舵机驱动机械手组件；所述的辅助轮轴固接于小臂的伸出杆上，辅助轮与辅助轮轴铰接；所述的车体组件驱动大臂两侧的两块驱动板。
【专利摘要】本实用新型公开了一种履-臂混合式可重构机器人。可重构机器人占用空间小，作业时可选择有利的工作构态，在星球探测、军事空投等领域具有独特优势。本实用新型包括履带行星轮式组件、车体组件、机械臂组件和机械手组件；车体组件驱动履带行星轮式组件和机械臂组件，机械臂组件驱动机械手组件；机械手组件包括控制电机、爪盘、螺纹轴和手爪组件；车体组件包括驱动电机、前板、固定轴、臂座和肩关节舵机；机械臂组件包括大臂、臂关节舵机、中臂、肘关节舵机、小臂、腕关节舵机、辅助轮轴和辅助轮。本实用新型在未知恶劣地形环境中，可通过双螺旋防脱落机械手组件稳定可靠连接，实现多机器人协同操作，增强了机器人系统的作业能力。
【IPC分类】B62D55-02
【公开号】CN204296896
【申请号】CN201420731789
【发明人】王黎喆, 胡明, 田芳菲, 钱萍, 秦玉冬
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年11月27日